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Blaue polykristalline Solarzelle

Polykristallin oder monokristallin? Unterschiede

Letzte Aktualisierung am 22. November 2023 von Mika Lehmann

Foto von Linleo – stock.adobe.com

Wenn Sie eine Installation einer Photovoltaikanlage planen, werden Sie zwangsläufig mit der Frage konfrontiert, welche Art von Solarzellen Sie dabei verwenden wollen. Die geläufigsten Varianten sind hierbei die polykristallinen und monokristallinen Zellen.

Wie unterschieden sich mono- und polykristalline Module von Dünnschichtmodulen?

Grundsätzlich stehen Ihnen bei der Auswahl Ihrer Solarzellen vier verschiedene Typen zur Auswahl zur Verfügung. Es wird zwischen monokristallinen Zellen, polykristallinen Zellen und den Dünnschichtmodulen CIGS und amorph unterschieden. Mit einem Marktanteil von etwas mehr als 50 % sind polykristalline Zellen heutzutage am weitesten verbreitet, gefolgt von den monokristallinen Zellen mit einem Markanteil von 30 %. Amorphe und CIGS Dünnschichtzellen sind mit je 5 % Markanteil deutlich weniger häufig verbreitet. Dies ist unter anderem auf den deren geringeren Wirkungsgrad zurückzuführen. Denn im Gegensatz zu den mono- und polykristallinen Zellen erzeugen Dünnschichtzellen eine deutlich geringere Energiemenge. Zudem benötigen Dünnschichtzellen mehr Platz und sind anfälliger gegenüber Störungen. Allerdings sind Dünnschichtzellen preislich etwas günstiger, vom Gewicht her leichter und farblich neutraler als mono- und polykristalline Zellen.

Somit heben sich die mono- und polykristallinen Zellen deutlich von den Dünnschichtzellen ab. Doch auch zwischen den polykristallinen Zellen und den monokristallinen Zellen gibt es beachtenswerte Unterschiede, die für Sie bei der Auswahl der passenden PV-Anlage von besonderer Bedeutung sind.

Unterschiede zwischen der polykristallinen und monokristallinen Variante

Monokristalline und polykristalline Varianten unterscheiden sich vor allem in ihrem Herstellungsverfahren, ihrer Optik und ihrem Leistungsverlust. Aber auch die Unterschiede in Sachen Effizienz sind hierbei von besonderem Interesse:

Herstellungsverfahren

Sowohl polykristalline Zellen als auch monokristalline Zellen werden aus Silizium hergestellt. Allerdings unterscheiden sich die beiden Zellen in ihrem Herstellungsverfahren deutlich. Dabei gestaltet sich insbesondere die Herstellung der monokristallinen Zellen als sehr aufwendig. Denn bei diesem Herstellungsverfahren wird ein Siliziumkristall zu einem einzigen, großen Kristall gezüchtet. Das Ergebnis dieses Züchtungsverfahrens ist ein Monokristall, der auch als Ingot bezeichnet wird. Daher auch der Name monokristallin.

Anders als bei monokristallinen Zellen werden polykristalline Zellen in einem Blockgussverfahren hergestellt. Dabei wird das Silizium erhitzt und anschließend in eine Form gegossen, wo es erkalten kann. Im Zuge dieses Gussverfahrens entstehen Polykristalle, die verschiedene Kristallstrukturen in unterschiedlichen Größen aufweisen. Dies verleiht den Zellen den Namen polykristallin.

Optik

Farblich betrachtet sind monokristalline Zellen deutlich dunkler als die blauen polykristallinen Zellen. Ihr Farbton reicht von Dunkelblau bis Schwarz. Hinzu kommt, dass die gezüchteten Kristalle der monokristallinen Zellen aufgrund ihres Herstellungsprozesses rund sind. Da sich runde Zellen jedoch schlecht verarbeiten lassen und auch nicht platzsparend auf einem Rechteck angeordnet werden können, werden diese Zellen in der Regel pseudoquadratisch angeordnet. Durch diese Anordnung entstehen kleine runde Löcher, welche die weiße Rückseitenfolie durchscheinen lassen. Folglich entsteht eine schwarz-weiße Kacheloptik, die für monokristalline Zellen typisch ist. Polykristalline Zellen können dank des Gussverfahrens in quadratischer Form hergestellt werden, wodurch die Zellen anschließend auch quadratisch angeordnet werden können. Dadurch erhalten die polykristallinen Zellen eine geschlossene Oberfläche.

Leistungsverlust

Jede Solarzelle verliert mit der Zeit an Leistung. Grundsätzlich wird dabei zwischen der lichtinduzierten Anfangsdegradation und dem linearen Leistungsabfall unterschieden.

  • Lichtinduzierte Anfangsdegradation: Bei der lichtinduzierten Anfangsdegradation handelt es sich um den Leistungsabfall, der bei der ersten Lichtbestrahlung stattfindet. Wie hoch der anfängliche Leistungsverlust ausfällt, ist insbesondere von der Verunreinigung des verwendeten Rohmaterials abhängig, das für die Herstellung der Zellen verwendet wurde. Je sauberer und hochwertiger das verwendete Material, desto geringer fällt somit auch der anfängliche Leistungsverlust aus. Da sich die Hochwertigkeit des Rohmaterials meist auch im Preis widerspiegelt, verzeichnen teurere Zellen zu Beginn meist einen geringeren Leistungsabfall als vergleichsweise günstigere Zellen. Zudem ist der Effekt des anfänglichen Leistungsabfalls bei polykristallinen Zellen deutlich geringer als vergleichsweise bei monokristallinen Zellen.
  • Linearer Leistungsabfall: Im Gegensatz zur lichtinduzierten Anfangsdegradation beschreibt der lineare Leistungsabfall die Leistungsverluste, die über die Lebenszeit des Moduls kontinuierlich stattfinden. Im Vergleich der beiden Zellvarianten verzeichnen polykristalline Zellen während ihrer gesamten Lebensdauer deutlich geringere Leistungsabfälle als monokristalline Zellen. So liegt der lineare Leistungsabfall bei polykristallinen Zellen bei rund 0,1 % pro Jahr. Monokristalline Zellen verzeichnen hingegen einen jährlichen, linearen Leistungsabfall von etwa 0,5 %.

Wirkungsgrad

Die vorhandenen Unterschiede in Sachen Effizienz und Leistung sind bei den beiden Zellvarianten auf die verschiedenen Herstellungsverfahren zurückzuführen. So verfügen polykristalline Zellen über einen etwas geringeren Reinheitsgrad, der sich auch in einem verringerten Wirkungsgrad widerspiegelt. Folglich besitzen monokristalline Zellen einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 18 bis 22 % und polykristalline Zellen einen Wirkungsgrad von rund 15 bis 18 %.

Monokristalline Module Polykristalline Module
Herstellungsverfahren Züchtungsverfahren (Monokristall) Gussverfahren (Polykristall)
OptikDunkelblaue bis schwarze Färbung mit Kacheloptik in Schwarz-WeißBlaue bis dunkelblaue Färbung mit einer geschlossenen Oberfläche
Leistungsverlust pro JahrCa. 0,5 %Ca. 0,1 %
Wirkungsgrad18-22 %15-18 %

Vor- und Nachteile der monokristallinen und polykristallinen Variante

In Anbetracht des Leistungsabfalls liegen die polykristallinen Module deutlich vor den monokristallinen Modulen. Denn sowohl der anfängliche, lichtinduzierte Verlust als auch der lineare Leistungsabfall fallen bei den polykristallinen Modulen deutlich geringer aus als bei den monokristallinen Modulen.

In Sachen Gewicht liegen die monokristallinen Module mit ihren etwa 17 bis 23 kg pro Modul etwas vor den polykristallinen Modulen. Diese sind mit einem Modulgewicht von 20-25 kg etwas schwerer.

Hinzu kommt, dass monokristalline Module auf einer gleich großen Fläche grundsätzlich mehr Leistung erzeugen als vergleichsweise polykristalline Module. Ob dies für Sie ein Vorteil ist, kommt auf Ihr individuelles Vorhaben an. Wollen Sie auf einer kleinen Fläche einen möglichst hohen Wirkungsgrad erzielen, so sind die monokristallinen Module zu bevorzugen. Allerdings müssen Sie hierfür auch etwas tiefer in den Geldbeutel greifen. Denn monokristalline Module sind mit einem Preis von rund 130 bis 350 Euro pro Modul etwas teurer als polykristalline Module. Für diese müssen Sie im Schnitt mit Kosten von circa 120 bis 270 Euro pro Modul rechnen. Verfügen Sie jedoch über ausreichend Platz und wollen mit Ihrer PV-Anlage das beste Preis-Leistungs-Verhältnis erzielen, sind Sie mit polykristallinen Modulen besser beraten.

  Monokristalline Module Polykristalline Module 
Wirkungsgrad 18-22 % 15-18 %
Platzbedarf gering mittel
Kosten pro Modul 130-350 € 120-270 €
Jährlicher Leistungsabfall Ca. 0,5 % Ca. 0,1 %
Gewicht pro Modul Ca. 17-23 kg – Ca. 20-25 kg

Welche der beiden Module für Sie am Ende das richtige ist, müssen Sie in Abhängigkeit Ihres Vorhabens und Ihrer Prioritäten selbst entscheiden. In Anbetracht des Kosten-Nutzen-Verhältnisses, also dem energetischen Betrag in Hinblick auf Nutzungsdauer, Kosten und Wirkungsgrad, liegen die polykristallinen Zellen vor den monokristallinen Zellen. Dies ist auch der Grund dafür, warum diese auf dem Solarmarkt deutlich stärker vertreten sind.

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